循环荷载作用下土工格栅加筋黄土动力特性研究

【目的】由于黄土所具有的结构疏松、抗剪性低,以及对水、力及震动都十分敏感等工程特性,故探究采用双向土工格栅对西宁地区黄土加筋前后土体动力性能的改善效果。【方法】采用GDS双向动三轴测试系统开展不同加筋层间距、不同围压、不同动应力幅值工况条件下加筋黄土的动三轴试验,分析循环荷载作用下加筋层间距对黄土动强度、动剪切模量、阻尼比等动力响应特性的影响,探讨分析加筋黄土动力响应特性的演化规律。【结果】结果显示:黄土动应变随着动应力的增大而增大,骨干曲线呈现应变强化型,并且骨干曲线随加筋层间距的减小逐渐由曲线型过渡为直线型;随着加筋层间距的减小,黄土强度随之增大,随着围压和加筋层间距的增加,黄土幅值剪应力明显增大,动剪应变减小,阻尼比明显减小。【结论】结果表明:围压和加筋层间距对加筋黄土的动力特性具有显著的增强作用,且存在一个最优加筋层间距。研究成果可为西宁地区加筋黄土道路设计提供参考依据。

土工格栅加筋砂土的三轴试验研究

为研究土工格栅的加筋机理,文章设计了3种不同网格尺寸的土工格栅,采用应变控制式三轴仪进行加筋砂土的不固结不排水三轴剪切试验,探究土工格栅网格尺寸、加筋层数及围压对砂土强度特性的影响。试验结果表明:未加筋时,砂土主要表现为中上部鼓胀破坏,随着加筋层数的增加,砂土的破坏形态依次转变为中部鼓胀破坏和剪切破坏;素砂和加筋砂土的偏应力-轴向应变曲线表现为应变软化型。不同网格尺寸的土工格栅对砂土的强度特性影响不同,土工格栅网格尺寸为3 mm×3 mm时,加筋效果类似硬化的“土工布”;1层土工格栅加筋时,随着土工格栅网格尺寸的减小,对砂土的强度影响不大;2、3层土工格栅加筋时,网格尺寸越小,加筋效果越好;加土工格栅可有效提高砂土的黏聚力,当土工格栅网格尺寸较小时,土工格栅还可提高砂土的内摩擦角。

土工格栅加筋珊瑚砂的强度及变形特性试验研究

珊瑚岛礁钙质砂作为海洋工程建设的主要原材料,具有碳酸钙含量高、多孔隙、颗粒易破碎等特征。为了进一步提高海洋工程建设中岩土构筑物的强度及稳定性,采用土工格栅加筋珊瑚砂是一种潜在的有效手段。通过一系列的室内三轴压缩试验,探究土工格栅加筋层数、初始含水率、围压等因素对加筋珊瑚砂强度及变形特性的影响。研究发现:格栅加筋能够明显地改善珊瑚砂的力学性能,随着格栅层数的增加,加筋珊瑚砂整体的强度逐渐上升,偏应力-应变关系总体呈现硬化趋势,侧向的鼓胀变形得到明显改善;似黏聚力随着格栅层数增加近似呈线性递增,内摩擦角轻微降低;随着初始含水率的增加,格栅加筋珊瑚砂的强度呈轻微衰减趋势,似黏聚力变化不大,但内摩擦角相比干砂最大下降了约4°;三轴应力状态下的格栅加筋珊瑚砂颗粒破碎受围压影响较大,低于400k Pa围压下的相对破碎率主要在3%以内。此外,基于格栅与珊瑚砂相互作用特征,考虑并计算得到格栅产生的侧向与轴向附加应力,研究结果进一步丰富了对格栅加筋珊瑚砂机制的认识。

三向土工格栅筋土界面及摩擦特性的离散元模拟

为研究筋土界面细观结构演化并定量评价格栅摩擦特性对加筋性能的影响,建立三维离散元模型,运用"clump"较真实地模拟了三向格栅的增强型节点。通过分析拉拔荷载下界面内颗粒及筋材的力学响应,并将其与前人模型试验及理论分析结果进行对比,验证了文中模型的准确性,得出了局部孔隙率以及配位数等细观参数的变化规律。分析格栅表面摩擦系数参数发现,表观黏聚力与摩擦系数具有正相关性,当摩擦系数达到一定值时摩擦角不再增长。统计结果表明,宏观上界面强度提高可归因于细观上的组构优化。分析筋土界面采用的方法和所得的结果可为加筋土结构机制分析提供新的认识。

三向土工格栅筋-土界面特性拉拔试验研究

现有关于格栅与土的筋-土界面特性研究多以单、双向格栅为研究对象,而对三向土工格栅筋-土界面特性开展的试验研究较少。以三向土工格栅为研究对象并考虑0°和90°两种拉拔方向的影响(记为TX_0工况和TX_90工况),开展了一系列室内拉拔试验,通过对三向土工格栅沿拉拔方向4个断面的位移进行量测,分析了格栅拉伸应变、筋-土相对位移、界面摩阻力分布及格栅变形与破坏模式,并分别从峰值剪切强度和残余剪切强度两个方面对筋-土界面强度参数和表观摩擦系数的变化规律进行了探讨。研究结果表明:由于平面外挠曲变形的影响,TX_0工况下横肋的嵌锁作用随法向应力增大而增强,从而使TX_0工况的拉拔性能逐渐优于TX_90工况;拉拔过程中,筋-土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,其分布形式不断发生调整,筋-土界面呈弹塑性-软化特征;TX_0工况的筋-土界面摩擦角显著大于TX_90工况,黏聚力则刚好相反,法向应力较高时TX_0工况的筋-土界面强度更高,更有利于材料性能的发挥。

三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究

为探讨三向土工格栅的筋土界面特性,以三向土工格栅为研究对象,考虑0°和90°两种拉拔方向(分别记为TX_0工况和TX_90工况)的影响,开展了一系列室内拉拔试验.通过对格栅试样沿拉拔方向4个断面的位移进行监测,研究了三向土工格栅的拉拔力-拉拔位移关系、分段变形特性、三向土工格栅的筋土界面剪胀(缩)特性、平均摩阻力-相对位移特征以及拉拔方向对筋土界面强度参数的影响.研究结果表明:填砂压实度对三向土工格栅拉拔力和筋土界面剪胀(缩)特性的影响显著;法向应力越高,筋土界面剪缩性越大,而剪胀性越小,达到最大剪缩(胀)量所需的剪切位移也越大;筋土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,呈弹塑性-软化特征;法向应力高于20 k Pa时,TX_0工况的筋土界面强度较TX_90工况更高.

土工格栅加筋碎石土大型三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了素碎石土和加筋碎石土的三轴排水剪切试验,探讨了加筋碎石土的强度及变形特性;分析了塑料土工格栅的加筋机理,为加筋碎石土的理论计算提供了依据。

加筋褥垫层在灰土挤密桩复合地基中的应用

通过对建筑条形地基下的灰土挤密桩复合地基加筋褥垫层的现场试验,对桩顶、桩间土应力、三向土工格栅应变等项目进行了测试,得到了在桩土应力比、三向土工格栅应变随建设高度的变化过程线。通过现场试验表明,建筑条形地基下加筋褥垫层灰土挤密桩复合地基中,在不同位置桩顶应力、桩间土应力有不同的变化趋势;桩间土的变化趋势也有不同,在柱下、条形基础交接处中心达到最大值。通过柔性位移计对土工格栅的变形进行量测,得到土工格栅在纵向、横向、斜向的应变变化过程线,试验表明:不同位置的土工格栅的应变变化过程线差异较大,在柱下、条形基础交接处中心达到最大值。同一位置的3个不同方向应变变化过程线也有差异,柱下条形基础交接中心处斜向肋条受力最大。

不同形式土工格栅加筋砂的强度特性

在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)焊接土工格栅的基础上,设计了不同形式的土工格栅,通过三轴剪切试验研究了不同形式土工格栅加筋砂的强度及破坏形态,分析了单向土工格栅横肋间距对加筋砂强度的影响,探讨了格栅基本单元内部筋材布置形式对加筋砂强度的影响.结果表明,不同形式的土工格栅具有不同的加筋效果.其中:多向土工格栅的加筋效果最佳,但材料用量最多,为土工格栅基本单元的2.21倍;双向土工格栅的加筋效果优于单向和三向土工格栅;单向土工格栅在低围压下的加筋效果比三向土工格栅的好,而在高围压下的加筋效果比三向土工格栅的差,且其加筋效果随着横肋间距的减小而增强;单向土工格栅的良好加筋效果主要体现于提高加筋砂的黏聚力,而双向、三向和多向土工格栅的良好加筋效果主要体现在于提高加筋砂的内摩擦角.

加筋黄土变形和强度特性的三轴试验研究

用三轴压缩试验方法研究了土工合成材料加筋黄土的应力—应变及强度特性,探讨了在各种不同加筋方式和围压下加筋机理。结果表明,加筋可以增加土体破坏时的轴向应变和土体的抗拉能力,减小土的侧向变形;试验结果发现,并不是加筋层数越多越有利于土体的稳定,而是表现为加筋土的强度与布筋位置和层间距有一定的关系;同时,分析和解释了未加筋土的变形破坏和筋材在土体剪切破坏过程中的阻裂机理。试验研究得出了在土体中部加筋是最经济合理的布筋方式。

基于灰色模型的土工格栅光氧老化作用研究

为研究聚丙烯三向土工格栅光氧老化作用下的力学特性,利用氙灯耐气候老化试验箱开展了室内光氧老化试验,测得不同光氧老化时长的土工格栅抗拉强度和断裂伸长率,得到了三向土工格栅老化后的力学性能变化的规律。试验结果表明:紫外辐射照度对聚丙烯三向土工格栅的老化程度影响较大,格栅的抗拉强度和断裂伸长率均有所下降,光氧老化700 h时抗拉强度保持率试验值为66.21%,断裂伸长率保持率试验值为60.42%。在试验的基础上,基于灰色预测模型对光氧老化后的力学性能指标进行长期预测,预测曲线拟合效果均较好,光氧老化时间超过1 100 h时抗拉强度和断裂伸长率均低于原格栅的50%,为三向土工格栅的工程实践提供试验依据。

粉砂土及其加筋土大三轴剪切试验及结果分析

加筋复合体中 ,土工格栅的作用相当于给土体施加等效围压 .在有限元计算中 ,可以用等效围压代替格栅的作用 ,加在土单元上 ,模拟筋材本身的单元并不出现 .等效围压值的大小取决于筋材的变形 .通过试验分析表明 ,当周围压力较大时 ,筋土同步变形 ,等效围压值容易确定 ,而周围压力小时 ,筋土不能同步变形 ,等效围压值难以确定 .在有限元计算中 。

土工格栅加筋粘土的三轴试验研究

通过对具有不同含水率、不同土工格栅加筋层的粘土进行了三轴压缩试验,测定了土工格栅加筋土体的抗剪强度指标。分析了土工格栅加筋粘土体的内摩擦角和粘聚力随含水率、加筋层的变化规律,得出了有土工格栅加筋粘土的重要结论。

加筋粗粒土强度的试验研究

针对加筋土工程设计中面临的问题,对加筋粗粒土强度的形成和特征进行了分析,针对性的分析了关于加筋土强度试验研究的情况,用大型三轴试验的方法测定了加筋煤矸石的强度指标,验证了分析结果。分析表明,加筋土结构是系统性的整体结构,其强度由加筋材料和被加筋土体共同作用而成,在加筋土体均质情况下,加筋土强度具有均一性,目前规范中将两者作用分开考虑的方法存在先天不足;在未破坏情况下,加筋材料自身强度对加筋土的强度影响不大;加筋材料的结构形式、刚度对加筋结构的强度有明显影响。

玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土三轴试验

采用玄武岩纤维双向土工格栅加筋膨胀土,分层压实成直径101 mm、高200 mm的试样,进行加筋与不加筋、饱和与非饱和的膨胀土试样在不同围压下的固结不排水三轴试验,研究其强度特性的变化。结果表明:饱和试样破坏模式表现为塑性破坏,非饱和试样破坏模式表现为偏脆性破坏;非饱和试样达到峰值强度时的轴向应变(5%以内)明显小于饱和试样(11%左右),同时峰值强度显著增加;同种加筋类型下,非饱和试样黏聚力远远大于饱和试样,而内摩擦角提高相对较小;无论饱和试样还是非饱和试样,与未加筋土相比,加筋膨胀土初始屈服应力增大,峰值强度提高,且随加筋层数增多,其提高值增大;无论饱和试样还是非饱和试样,加筋使膨胀土的内摩擦角略有提高,而黏聚力提高值相对明显。

土工格栅加筋橡胶砂强度特性试验研究

橡胶砂作为轻质、耗能填料在土木工程中有广泛的应用前景,但其强度往往会随橡胶含量的增大而降低。土工格栅常用于对散体材料的加筋补强,研究土工格栅对橡胶砂强度特性的加筋效应具有重要意义。基于三轴压缩试验,对3种不同格栅布置方式(1、2、3层)下的干燥橡胶砂强度特性展开研究,重点考察加筋层数对不同围压(50、100、200k Pa)下、不同配比(0%、10%、20%、30%、40%)橡胶砂的强度参数,如峰值强度、似黏聚力、内摩擦角的影响规律。结果表明:土工格栅加筋橡胶砂的强度参数,包括峰值强度、似黏聚力、内摩擦角,相对于未加筋橡胶砂均有明显提高,提高幅度随土工格栅加筋层数的增加而增大,随着围压的降低而增大;土工格栅对配比为20%橡胶砂的强度加筋效应最为明显;土工格栅加筋橡胶砂的强度参数恢复系数与加筋密度之间呈良好的线性关系;土工格栅加筋橡胶砂的强度特性可由试验所得的经验恢复函数较好地估计。

加筋层数对土工格栅加筋粘土土体变形及强度的影响

对土工格栅加筋粘土进行了固结不排水三轴压缩试验以研究加筋粘土的力学特性。试样含水率22．5％，布置的筋材层数分别为0—4层，围压分别为100、200、300kPa。试验结果表明，在粘土中加入土工格栅，可以有效约束试样的侧向变形，提高粘土的峰值强度，提高抗剪强度指标c、ψ值。试验结果同时反映出并不是筋材布置层数越多力学效果就越好，布置2层筋材的试样优于布置3或4层筋材的试样。

弹塑性有限元评价格栅加固公路软土地基效果

目的评价格栅不同加铺方案的效果.方法在利用3轴压缩剪切试验确定土体参数基础上,建立土工格栅加固软土地基有限元分析模型,运用该模型对土工格栅加固的软土地基受力情况、位移和软土地基屈服情况进行研究,分析土工格栅不同设置方案在分级加载的情况下对公路软土地基的加固效果.结果利用土工格栅加固软土地基,能够有效减少软土地基竖向位移,增加软土地基承载力,其主要原因是侧向应力的增加。计算结果与现场观测数据拟合性较好.结论土工格栅铺设在排水垫层底部要比铺设在排水垫层顶部效果更好,研究成果为今后利用土工格栅加固软土地基的设计提供参考.

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明:素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。

干密度对加筋膨胀土强度与变形特性的影响

对双向土工格栅加筋膨胀土进行一系列不同压实密度下的无侧限压缩和固结不排水剪试验,研究了干密度对其强度与变形特性的影响。无侧限压缩试验表明,当小于最优含水率2%,干密度较大时,加筋对应力-应变特征的影响较大,加筋后峰值与残余强度及其分别对应应变提高的比例较大;干密度对加筋效果的影响趋势还与含水率有关。固结不排水剪试验表明,加筋后膨胀土峰值强度与硬化程度均得以提高,干密度对强度与变形特性影响程度也随含水率而异。